Điện gió Việt Nam: Tiềm năng, cơ hội và thách thức

Có một số bạn viết thư hỏi tôi về điện gió nói chung và tiềm năng điện gió Việt Nam nói riêng. Dưới đây tôi sẽ tổng hợp một số thông tin mà tôi thu được từ hội thảo “Điện Gió ở Việt Nam”, tổ chức vào tháng 6/2015 tại Berlin và 11/2015 tại Sài Gòn, và chia sẻ một số kinh nghiệm cá nhân trong lĩnh vực điện gió. Tôi hy vọng bài viết này sẽ cung cấp vài thông tin hữu ích cho những ai quan tâm về điện gió Việt Nam.

Bài này gồm 3 phần chính:

  • Phần 1: Giới thiệu về tiềm năng điện gió ở Việt Nam và các chính sách về năng lượng tái tạo của chính phủ Việt Nam.
  • Phần 2: Giới thiệu các công nghệ của thệ thống phát điện sức gió có thể sử dụng ở Việt Nam.
  • Phần 3: Tôi kiến nghị các biện pháp để thúc đẩy phát triển điện gió tại Việt Nam.

Wind turbine and tulipsHình 1: 5 MW tuabin gió điều khiển trực tiếp của Darwind, Hà Lan – một trong 10 tuabin gió lớn nhất thế giới năm 2012 (Ảnh chụp tại Wieringerwerf, bắc Hà Lan). Chiều cao của cột tháp: 105 m, đường kính của rotor blade: 115m, đường kính máy phát 6m. Máy phát nặng: 137 tấn, rotor gồm hub và 3 cánh quạt: 97 tấn, vỏ tuabin nacelle: 47 tấn.

1. Giới thiệu điện gió Việt Nam

Việt Nam với hơn 3000 km bờ biển, tiềm năng phát triển năng lượng gió là rất lớn, ước tính tiềm năng lý thuyết (chỉ tính ở trên đất liền onshore, chưa có số liệu về ngoài khơi offshore) khoảng 27 GW tương ứng với tốc độ gió trung bình của một năm từ 5,5 m/s đến 7,3 m/s. Để dễ hình dung con số 27 GW kể trên lớn thế nào, chúng ta so sánh với công suất lắp máy của Nhà máy thủy điện Sơn La (2.4 GW) và Nhà máy thủy điện Hòa Bình (1.9 GW).

Hiện nay Việt Nam mới chỉ có 3 trang trại điện gió tại Tuy Phong-Bình Thuận với 30 MW (20 x 1,5 MW, Fuhrlaender), đảo Phú Qúy–Bình Thuận với 6 MW (wind/diesel hybrid system 3 x 2 MW, Vestas), Bạc Liêu với 16 MW (10 x 1,6 MW GE), với tổng công suất 52 MW đã được cài đặt và được kết nối vào mạng, với sự hỗ trợ của các nhà cung cấp dịch vụ và nhà cung cấp Fuhrlaender (Đức), General Electric (Hoa Kỳ) và Vestas (Đan Mạch). Một số dự án khác đang triển khai ở Sóc Trăng (bắt đầu triển khai năm 2014, dự định cấp điện đến 200 MW vào năm 2020), Bến Tre (bắt đầu triển khai năm 2015, dự định cấp đến 150 MW vào năm 2020). Tuy nhiên giá thành của tuabin gió (khoảng 2 -2,5 triệu USD cho 1 MW) còn cao so với giá thành của nhà máy nhiệt điện, thủy điện; trong khi giá điện thấp dẫn tới thời gian thu hồi vốn lâu, chưa thật sự khuyến khích được nhà đầu tư. Ngoài vấn đề về giá thành tuabin gió cao và giá điện thấp làm chậm phát triển điện gió, Việt Nam đang phải đối mặt với các vấn đề khác như thiếu nguồn vốn đầu tư, niềm tin của các nhà đầu tư nước ngoài vào nền kinh tế và hệ thống tài chính của Việt Nam chưa thực sự cao, năng lực quản lý vận hành và bảo dưỡng tuabin gió còn rất hạn chế, cơ sở hạ tầng để kết nối với lưới điện ở nhiều nơi có thể xây dựng tuabin gió còn thiếu.

Một số công ty đã nhận thấy tiềm năng về năng lượng gió của Việt Nam và các nước khu vực Đông Nam Á, đã xây dựng các nhà máy chế tạo các bộ phận và linh kiện của tuabin gió ở Việt Nam. Ví dụ như công ty GE của Mỹ có nhà máy chế tạo máy phát điện tại Hải Phòng, công ty CS Wind của Hàn Quốc có nhà máy chế tạo cột tháp tại Vũng Tàu. Tuy nhiên hầu hết các bộ phận của tuabin gió vẫn phải nhập ngoại, đây chính là thách thức để hạ giá thành và tăng tính cạnh tranh của tuabin gió so với các loại hình phát điện khác, và cũng là cơ hội và lợi ích cho các nhà đầu tư muốn xây dựng nhà máy sản xuất các bộ phận của tuabin gió tại Việt Nam.

Điện gió ở Việt Nam mới chỉ chiếm khoảng 0,15% (năm 2014) và 0,3% (2015) tổng công suất điện phát ra, tính trung bình cho 1 năm, xem thêm biểu đồ Hình 2 dưới đây:

Hinh 2

Hình 2: So sánh năng lượng và công suất do điện gió phát ra với các loại phát điện khác [1].

Chính phủ Việt Nam đã công nhận tiềm năng điện gió và có kế hoạch mở rộng điện gió đến 1 GW (ước tính đủ cung cấp cho 1,8 triệu hộ dân tại Việt Nam) trước năm 2020 và 6,2 GW trước năm 2030, xem biểu đồ Hình 3 dưới đây:

Hinh 3

Hình 3: Mục tiêu phát triển năng lượng tái tạo của chính phủ Việt Nam [1].

Để hỗ trợ cho lĩnh vực điện gió, chính phủ Việt Nam đã thông qua một quy định về biểu giá (Feed-in-Tariff) vào năm 2011, trong đó quy định giá điện gió EVN phải mua là 7,8 US-Cent/kWh, trong đó có 1 US-Cent từ quỹ bảo vệ môi trường quốc gia; tuy nhiên theo các nhà đâu tư, giá này là quá thấp. Các dự án tiên phong có thể đàm phán giá điện với Công ty Điện lực Việt Nam EVN–ví dụ dự án trang trại điện gió 30 MW ở Sóc Trăng, EVN đồng ý mua với giá 9,8 US-Cent/kWh. Một số chính sách ưu đãi của Chính phủ Việt Nam như miễn giảm thuế nhập khẩu, giảm tiền thuế cho các địa điểm đặt các tua bin gió: Mức thuế (tax rate) 10%, miễn thuế 4 năm đầu tính từ thời điểm đưa vào vận hành thương mại, giảm 50% thuế cho 9 năm tiếp theo.

2. Cấu trúc và công nghệ tuabin gió loại công suất cỡ MW

Nghiên cứu thiết kế và chế tạo tuabin gió là phức tạp, liên quan tới nhiều ngành như điện-điện tử, công nghệ thông tin, xây dựng, cơ khí, khí động học… ở đây tôi chỉ đề cập vắn tắt mang tính giới thiệu các vấn đề cơ bản của một tuabin điện gió.

Cấu trúc một tuabin gió bao gồm các phần cơ bản sau (xem Hình 4): móng(foundation), tháp(tower), hộp vỏ(nacelle), hub, cách quạt(blades), máy phát điện(generator), bộ biến đổi công suất(power electronics converter), máy biến áp(transformer), bộ lọc(filters), hệ thống điều khiển cách quạt(pitch drives), điều khiển quay tuabin theo hướng gió(yaw drive), hệ thống giám sát và điều khiển chung (turbine control, SCADA), hệ thống làm mát(cooling system),… Đối với tuabin gió công suất lớn từ 5 MW trở lên (ví dụ như tuabin gió trong hình nền của bài viết này) thường có thang máy cho khoảng 3 người, hệ thống điều hòa không khí bên trong tuabin và hệ thống điện dự phòng UPS.

Nguyên tắc cơ bản: Năng lương gió sẽ được chuyển thành năng lượng cơ làm quay máy phát điện thông qua hệ thống cánh quạt(blades); bằng cách điều chỉnh góc quay của cách quạt công suất cơ làm quay máy phát sẽ được điều chỉnh. Năng lượng điện ở đầu ra máy phát sẽ đi qua bộ biến đổi công suất bán dẫn, nhờ đó mà tần số, điện áp và luồng công suất tác dụng và phản kháng sẽ được điều khiển phù hợp để có thể kết nối với lưới điện.

Hiện nay có 2 công nghệ tuabin gió chính: 1-Tuabin gió sử dụng bánh răng và hộp số (geared generator), và 2-Tuabin gió không dùng bánh răng và hộp số (gearless, direct-drive generator), xem thêm các hình dưới đây (các hình về tuabin gió từ hình 4 đến 7 lấy từ bài báo của nhà xuất bản INTECH — an open access publisher), [2]).

Các tuabin gió lắp tại Việt Nam đều là loại 1, giá thành máy phát rẻ hơn loại 2 nhưng phải bảo dưỡng nhiều do có bánh răng hộp số lớn. Tuabin gió loại 2 điều khiển trực tiếp không có hộp số là xu thế của tương lai vì độ tin cậy cao hơn do không dùng hộp số và ít phải phải bảo dưỡng hơn. Tuy nhiên thiết kế tính toán tuabin loại 2 điều khiển trực tiếp khá phức tạp, bởi vì máy phát điều khiển trực tiếp chạy ở tốc độ thấp dẫn tới phải chịu các lực và mômen cơ điện từ rất lớn.

Hinh 4

Hình 4: Cấu trúc tuabin gió.

Hinh 5

Hình 5: sơ đồ khối tuabin gió loại 1, sử dụng hộp số và máy phát không đồng bộ nguồn kép.

Hinh 6

Hình 6: sơ đồ khối tuabin gió loại 1, sử dụng hộp số và máy phát đồng bộ.

Hinh 7

Hình 7: sơ đồ khối tuabin gió loại 2, không sử dụng hộp số, sử dụng bearing với tỷ số truyền bằng 1 và sử dụng  máy phát đồng bộ.

3. Giải pháp thúc đẩy năng lượng tái tạo tại Việt Nam

  • Việt Nam cần có chính sách phù hợp hơn để khuyến khích phát triển năng lượng tái tạo, ví dụ như chính sách thuế, chính sách hỗ trợ đầu tư, chính sách giúp cho tiêu thụ sản phẩm,…
  • Tìm các nguồn vốn đầu tư cho năng lượng sạch từ các nước phát triển.
  • Cho phép nhà sản xuất điện bán điện trực tiếp đến hộ tiêu thụ (công ty, nhà máy..), điều này sẽ khuyến khích các công ty đầu tư vào sản xuất điện để có thể mua điện với giá rẻ hơn và chủ động hơn.
  • Đổi mới công nghệ quản lý và truyền tải điện (áp dung công nghệ smart grid) để linh hoạt trong việc mua và bán điện.
  • Khuyến khích các công ty, nhà máy có sẵn tiềm năng về nhà xưởng, máy móc thiết bị (ví dụ như Lilama, Vinashin,…) hợp tác với công ty nước ngoài để có thể sản xuất một phần, dần tiến tới sản xuất toàn bộ máy phát điện gió tại Việt Nam (local manufacturing), nhờ vậy có thể giảm giá thành của tuabin gió xuống 40%-50% giá hiện nay.

Hùng Vũ, 23/07/2016

Tham khảo

  1. Peter Cattelaens; Expansion wind energy in Vietnam; The conference of wind energy in Vietnam; Berlin, June 2015, giz.
  2. Marcelo Gustavo Molina and Juan Gimenez Alvarez; Technical and Regulatory Exigencies for Grid Connection of Wind Generation, Wind Farm; 2011 – DOI: 10.5772/16474. Available from: http://www.intechopen.com/books/wind-farm-technical-regulations-potential-estimation-and-siting-assessment/technical-and-regulatory-exigencies-for-grid-connection-of-wind-generation.

P.S1: Bài này cũng được đăng tại Facebook của tác giả:
https://www.facebook.com/notes/hung-vu-xuan/%C4%91i%E1%BB%87n-gi%C3%B3-vi%E1%BB%87t-nam-ti%E1%BB%81m-n%C4%83ng-c%C6%A1-h%E1%BB%99i-v%C3%A0-th%C3%A1ch-th%E1%BB%A9c/1390811614267039

P.S2: Nếu ai có nhu cầu nhận chuyển giao công nghệ chế tạo tuabin gió, mang về Viêt Nam xây dựng nhà máy chế tạo tuabin gió, có thể liên hệ với tôi theo email: vxhungktd(at)gmail.com .

About Hung Vu Xuan

Vu Xuan Hung got the Bachelor's degree and the Master's degree in Electrical and Electronic Engineering from the Hanoi University of Technology, Vietnam. He received the Doctor's degree from the Delft University of Technology, The Netherlands. He was a lecturer at the University of Communication and Transport, Hanoi, Vietnam. He is working in The Netherlands.
This entry was posted in My own, Science and Technology and tagged , , , , . Bookmark the permalink.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s